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一、面向对象编程
1.1 面向过程与面向对象
- 区别：
- 面向过程的核心是一系列函数，执行过程是依次使用每个函数
- 面向对象的核心是对象（类）及其属性、方法，每个对象根据需求执行自己的方法以解决问题
-
对象：单个事务的抽象。也可理解为函数和数据的封装
-
面向对象的必要性：
1.2 对象的基本概念
- 类：一组相关的属性和行为的集合，是一个抽象的概念
- 抽象化：抽象代表现实世界中实体的行为
- 属性：存储在类中的数据和变量
- 方法：事物可以执行的操作或行为
- 初始化：构造一个类并指明固有属性的过程
- 对象：该类事物的具体表现形式，具体存在的个体
1.3 面向对象的三个特征
- 封装
- 一个对象就是一个封装了数据和操作这些数据的代码的实体
- 部分数据和方法只能通过内部访问，避免意外的修改
- 继承
- 可以复用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行拓展
- 提供了从特殊到一般的方法
- 多态
- 一个类实例的相同方法在不同情形有不同表现形式
- 不同的对象可以通过相同的操作来调用
1.4 MATLAB面向对象编程的用法
新建文件的时候直接新建一个类文件，会自动生成一个标准类模板：
classdef untitled%UNTITLED2 此处提供此类的摘要% 此处提供详细说明propertiesProperty1endmethodsfunction obj = untitled(inputArg1, inputArg2)% 构造函数本身obj.Property1 = inputArg1 + inputArg2;endfunction outputArg = method1(obj, inputArg)% 方法outputArg = obj.Property1 + inputArg;endend
end
注意：
- 类名称要和文件名保持一致
- properties关键字：类属性
- methods关键字：方法
- 在methods里必须存在一个与类名相同的函数，这个函数的输出变量就是类产生的对象
1.5 实例
定义一只小狗；属性：名字、年龄；初始化：输入名字；方法1：让它坐下；方法2：询问年龄
classdef dogproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end
二、面向对象的基本操作
2.1 类的属性和方法
-
属性
- 属性的默认值 —— 在属性列表中指定
- 常量属性：用Constant声明
- 非独立属性：用Dependent声明，属性值是否取决于其他值
- 隐藏的属性：通过Hidden声明，用于隐藏内部细节，使对象更简洁
-
属性的访问权限
- 语法：（Set / Get）Access = private / protected / public
- private：只有该类的成员方法可以访问
- protected：只有该类的成员方法和该类的子类可以访问
- public：除该类和子类外，在类之外的函数或脚本中也可以访问
-
方法
- 构造函数Constructor
- 构造函数和类的名称相同，用来创建类的实例
- 一个类的定义中只能有一个构造函数
- 构造函数只能有一个返回值，即新创建的对象
- 构造函数Constructor
2.2 类的组合和继承
- 继承是为了提高代码复用性，但也要注重逻辑性
-
实例：有一个车辆类vehicle，现在要创建一个电动车类e_vehicle
-
vehicle.m
classdef vehicle < handle propertiesmakeendproperties(SetAccess=protected)car_miles = 0;endproperties(Hidden)yearendproperties(Dependent)car_kmendmethodsfunction obj = vehicle(year, make)obj.make = make;obj.year = year;endfunction descripe(obj)fprintf('%s made in %d.\n', obj.make, obj.year);endfunction run(obj, miles)obj.car_miles = obj.car_miles + miles;endend end -
e_vehicle.m
classdef e_vehicle < vehiclepropertiessocendproperties(Constant)soc_per_mile = 1; % 常量属性endmethodsfunction obj = e_vehicle(soc, year, make)obj = obj@vehicle(year, make); % 用@调用父类方法obj.soc = soc;endfunction run(obj, miles)run@vehicle(obj, miles);obj.soc = obj.soc - miles*obj.soc_per_mile;endend end -
实例化一个e_vehicle对象ev
ev=e_vehicle(95,2020,'yiqi')
-
假设跑了10英里（调用ev的方法run），查看ev的里程
ev.run(10) ev.car_miles
-
跑了10英里后，电量减少了，ev.soc查看从95变成了85
-
2.3 句柄类和实体类
-
handle类是遵循句柄语义的所有类的超类
- 句柄是引用handle类的对象的变量
- 多个变量可以引用同一个对象
-
handle类是抽象类，无法直接创建该类的实例。可使用handle类派生其他类，可以使其实例为句柄对象的具体类
classdef MyHandleClass < handle % 表示MyHandleClass类继承于handle类... end -
值类（实体类，Value）：
- 构造函数返回一个与其赋值变量相关联的对象
- 复制行为会创建一个独立的副本
- 值类对象在方法中修改后需要返回对象本身
-
句柄类：
- 构造函数返回一个句柄对象，该对象是对所创建对象的引用
- 复制的句柄指向同一块内存，不会创建副本
- 函数对作为输入参数传递的句柄对象进行修改后，不必返回该对象
例子：
值类dog_value.m
classdef dog_valueproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog_value(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end
句柄类dog_handle.m（代码与值类一样，名称不同而已，定义时加上handle）
classdef dog_handle < handleproperties% 小狗的属性nameageend methodsfunction obj = dog_handle(name, age)% 构造函数obj.name = name;obj.age = age;endfunction sit(obj)% 让小狗坐下fprintf('%s is now sitting.\n', obj.name);endend
end
-
分别创建两种类的实例
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复制值类dv，会创建一个独立的副本，即dv_copy与dv是相互独立的，互不影响
- 将dv的age修改成10，但是dv_copy的age没改变
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复制句柄类dh，句柄指向同一块内存，不会创建副本，即修改其中一个的属性就会影响到另外一个
- 修改dh的年龄，dh_copy的年龄也被修改了
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值类对象在方法中修改后需要返回对象本身
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在值类dog_value.m中添加一个方法set_age用于修改年龄
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如下图这样添加是无法修改的，因为值类对象在方法中修改后需要返回对象本身
function set_age(obj, age)% 修改年龄obj.age = age; end
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正确的是：
- 调用的时候如果只是执行dv.set_age这个方法，dv的age并不会被修改，因为没有返回对象本身
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正确的是
dv = dv.set_age(2)，这样才能修改dv的agefunction obj = set_age(obj, age) % 修改后需要返回对象本身% 修改年龄obj.age = age; end
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相比之下，句柄类就会更简单一些
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直接添加如下方法，不需要返回对象本身
function set_age(obj, age)% 修改年龄obj.age = age; end
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调用方法set_age后，dh对象的age即被修改
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判断对象是否相等
- 对于handle类
- 可以用**==和isequal**判断是否指向同一块内存（句柄复制）
- 可以用isequal判断指向不同内存的对象是否属性一致
- 对于value类
- 不支持使用==判断相等关系，但可以进行运算符重载
- 可以用isequal判断相等关系
- 对于handle类